原核生物的基因组中编码着多种抗噬菌体防御系统。然而，携带这些防御系统对噬菌体抗性的影响(尤其是在临床背景下)仍不清楚。Ana Rita Costa等发表在Science Advances上的文章《Accumulation of defense systems in phage-resistant strains of Pseudomonas aeruginosa》。

  噬菌体捕食对细菌施加了强大的进化压力，使其进化出防御噬菌体感染的机制，包括细胞表面受体和细胞内防御(例如 CRISPR-Cas系统和限制性修饰)。细菌免疫系统相关基因通常聚集于防御岛，人们已经因此发现了数十种以前未知的抗噬菌体免疫系统。这些防御岛的存在和组成因菌株而异，对自然种群中的噬菌体-宿主协同进化有很大贡献。细菌基因组中多种可变防御系统的存在提出了一个重要问题，即这些免疫系统如何影响细菌病原体的整体噬菌体抗性。

  为了解决这个问题，团队研究了临床抗生素耐药的32株铜绿假单胞菌，以及来自 12 个系统发育组的28株噬菌体。对噬菌体的感染性和菌株的吸附的分析表明，细胞内噬菌体防御机制是铜绿假单胞菌噬菌体易感性的重要决定因素，并且富含噬菌体防御系统的菌株本质上对噬菌体感染的抵抗力更强。在32株铜绿假单胞菌中，5株含有大量(13至19个)抗噬菌体防御系统，其耐药表型和噬菌体抗性表型都更丰富。

  将来自铜绿假单胞菌临床分离株的14个防御系统转化铜绿假单胞菌菌株 PAO1，发现其中9个表现出对噬菌体抑制活性，其中大多数(5种)对至少两个噬菌体家族或属具有活性。结果发现，一些单独的防御系统显示出针对特定噬菌体家族的噬菌体靶向活性，而另一些活性则更广泛、靶向较少的噬菌体家族。此外，这些单独的防御系统在模型菌株中的活性通常还可以预测临床菌株对相同噬菌体的抗性。

  对RefSeq 数据库(n = 311)中铜绿假单胞菌基因组中防御系统的共同出现(即存在在同一基因组中)情况进行评估，发现7个涉及抗噬菌体活性的防御系统组合，表明铜绿假单胞菌基因组中存在具有互补抗噬菌体活性的防御系统，或将为细菌在噬菌体多样化环境中的生存提供更广泛的保护范围而获得优势。

  总之，这项研究对人们对噬菌体防御的理解具有重要意义。由于临床环境中存在具有噬菌体抗性表型的抗生素耐药菌株，本研究结果或将对基于噬菌体的抗菌疗法的开发产生影响。